智能微网中的新型数字电子式电能表
摘要：本文首先分析了能源环境、国内外近年对于计能发展及建设，近代计能的技术实现手段，所经历的不同阶段和发展现状。再针对智能微网概念进行了分析，同时阐述了智能微网在分布式能源接入中的作用，发展空间展望，最后提出针对智能微网中的一种新型数字电子式电能表的设计思路。
关键词：智能微网; 分布式能源; 电网接入
一、引言
面对全球范围的能源危机，近年我国对分布式电源如太阳能、风能、生物质、地热、还能等绿色环保电能的开发推出了鼓励与补贴政策，分布式发电得以快速发展。根据《能源发展“十三五”规划》显示，到今年底，我国光伏发电规模将达到1.1亿千瓦以上，其中分布式光伏6000万千瓦。我国光伏产业发展的重心都将集中于分布式光伏，发展前景十分看好。然而，随着分布式光伏发电站不断接入家庭用户和并入配电网，这种新能源供电系统对电能计量提出了新的要求，要求既能记录并入电网的电能，又能记录从电网中消耗的电能，而普通单向电表不能满足这一要求，需要一种具有双向电能计量功能的电能表。因此，双向电能计量已成为现代智能电网必须的计量设备并且将迎来巨大的市场空间。
二、国内外概况
世界各国以电力的稳定高效、节能环保、安全使用为目标，致力于智能电网的规划和基础建设。智能电网已成为发达国家、新兴经济体国家应对环境变化、发展绿色经济、提高能源使用效率的重要举措。世界各国制定出台了规划、 政策， 采取具体行动，加快推进智能电网技术和产业发展。世界各国和地区社会经济发展情况迥异，电力工业发展现状差异明显，其智能电网建设的特点和方向有所不同。世界各国和地区基于其发展条件、技术基础和应用需求，在推动智能电网发展的部署上各有侧重。2017-2022 年期间，全球智能电网投资将由208.3 亿美元增至 506.5 亿美元，年均复合增长率为 19.40%。目前，包括工商用户、居民用户在内的全球电表用户数量庞大，若全面更换为智能电表，市场规模将相当可观。智能电网得到大范围的部署和发展将促进智能电表市场的快速发展，预计 2021 年全球智能电表市场营收规模将达 142.60 亿美元，与 2016 年的88.40 亿美元相比，年均复合增长率为 10%。
从1876年第一块电能表面世以来, 其工作原理经历了三个主要阶段, 分别是机械式、机电式以及电子式。早期电能表的精度等级一般为2.0级, 最高可达到0.5级。随着技术进步, 采用纯电子式的电能表逐渐走人人们的视野中, 基于电子电路原理的电能表由于其测量方式不同,显著提高了电能表的测量精度。20 世纪70 年代末, 世界上第一块基于电子电路原理的电能表在日本面世, 其内部可以进行功率与电流的转换以及电流与频率的转换,通过采集三相交流电路的电压、电流来计算电路功率。最初的电子式电能表的精度为0.5级,具有相对于普通电能表宽的频率范围。随后的十年里, 基于电子电路原理的电能表逐步占有日本的市场, 并在世界各地相继出现了更加先进的电子式电能表, 其具有更高的测量精度。电子式电能表的前身是数字式功率表, 人们在数字式功率表的基础上加人电能时间累积的计算功能, 逐步发展为电子式电能表。随着半导体技术的发展, 逐步开发出与电能计量有关的专用检测芯片,并将其运用到电能表领域, 此后电子式电能表的功能也越加丰富[9]。
在上个世纪 80 年代，电子式电能表得到了快速发展，并且随着两网改造工作的深入，“一户一表”制稳步推行，使用户电能表数量不断增多，使用现代化的技术对用户表计自动抄表成为必然，电子式功能表成为自动抄表计费系统的重要选择，测试精度高、频带宽、过载能力强、耗能低，比感应式电能表优势更多。但很多干扰性因素都会影响到电能表计量准确性，电子式电能表内部有很多元器件，对外界干扰极为敏感，某一个元器件运行失效就会降低电能表运行效率，加强对干扰源的分析确保电能表量值准确非常重要[12]。目前生产电子式电能表的厂家众多 ,良莠不齐,针对电子式电能表计所出现的各种常问题我们进行分析,发现问题各种各样,为了保证电能表这杆电能计量贸易结算的“秤”能不在计量收费问题上出漏子,就必须要定时检查电表的运行情况,对发生的问题进行对症处理,积极面对电子式电能表在使用过程中出现的问题,提出合理有效的解决方案,够保证电子式电能表的安全可靠运行。同时,按照现在科技的发展,电子式电能表也在不断在发展,从性能到功能,再到智能化,帮助电力部门实现为用户提供有效、舒适的用电服务的目标[15]。
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